Прекъсване на съпротивлението в автоматичкия прекъсвач
Преключване на съпротивление
Преключването на съпротивление се отнася до практиката на свързване на фиксирано съпротивление паралелно с контактната пролука или дъга на автоматичкия предпазен ключ. Тази техника се прилага в автоматички предпазни ключове с висока пост-дъгова съпротивителност в контактното пространство, основно за намаляване на напреженията при повторно запалване и преходни напрежения.
Сериозните колебания на напрежението в електроенергийните системи произтичат от два основни сценария: прекъсване на малкоиндуктивни токове и разбиване на капацитивни токове. Такива прекомерни напрежения представляват риск за работата на системата, но могат да бъдат ефективно управлявани чрез преключване на съпротивление - постигнато чрез свързване на съпротивление през контактите на предпазния ключ.
Основният принцип включва паралелното съпротивление, което отклонява част от тока по време на прекъсването, ограничавайки скоростта на изменение на тока (di/dt) и подтискайки повишаването на преходното възстановително напрежение. Това не само намалява вероятността за повторно запалване на дъгата, но и разсейва енергията на дъгата по-ефективно. Преключването на съпротивление е особено критично в системи с извънредно високо напрежение (EHV) за приложения, чувствителни към прекомерни напрежения при прекъсване, като деенергиране на незаети линии за пренос или преключване на банки кондензатори.
Когато се случи дефект, контактите на автоматичкия предпазен ключ се отварят, започвайки дъга между тях. Като дъгата е обикаляна от съпротивлението R, част от дъговия ток се отклонява през съпротивлението, намалявайки дъговия ток и ускорявайки процеса на деионизация на дъговия канал.
Това активира самоподкрепящ цикъл: когато съпротивлението на дъгата се увеличава, повече ток протича през шунтиращото съпротивление R, още повече лишавайки дъгата от енергия. Този процес продължава, докато токът не падне под критичния праг за поддържане на дъгата (както е показано на фигурата по-долу), в този момент дъгата угасва и автоматичкият предпазен ключ успешно прекъсва цепта.
Механизмът зависи от динамичното регулиране на разпределението на тока от шунтиращото съпротивление, принуждавайки дъгата в зловещ цикъл от "загуба на ток → ускорена деионизация → растящо съпротивление на дъгата". Това позволява бързо възстановяване на диелектричната сила в дъговия канал - често преди нулевия пресичане на тока - правейки го особено ефективно за подтискане на високочестотни преходни напрежения при повторно запалване. Такава функционалност е критична в EHV автоматички предпазни ключове при прекъсване на капацитивни токове или малкоиндуктивни токове.
Алтернативно, съпротивлението може да бъде автоматично включено, като дъгата се прехвърля от основните контакти към зондовите контакти - както се вижда в осевите взривни автоматички предпазни ключове - с това действие, което се случва в изключително кратко време. Чрез заместване на дъговия път с метален път, токът, протичащ през съпротивлението, е ограничен, позволявайки лесно прекъсване.
Шунтиращото съпротивление играе също така критична роля в демпфирания на осцилационното растеж на преходни напрежения при повторно запалване. Математически, може да се докаже, че естествената честота (fn) на осцилациите в показания цеп, се определя от: въвеждането на резистивен елемент подобрява демпфинги характеристиките на цепта, намалява амплитудата на осцилациите и забавя скоростта на растежа на напрежението. Това е аналогично на включването на разсейваща връзка в LC осцилационен контур, превръщайки недемпфираните осцилации в заглъхващи и значително подобрява стабилността на прекъсването на предпазния ключ.
В осевите взривни конфигурации, бързото прехвърляне на дъгата гарантира, че съпротивлението включва преди нулевия пресичане на тока, предоставяйки контрол над демпфинга от началото на преходния процес. Този дизайн е особено подходящ за EHV приложения, които изискват ограничаване на прекомерните напрежения при прекъсване, тъй като синергетичният ефект на съпротивлението и дъгата позволява организирано разсейване на електромагнитната енергия по време на прекъсването.
Обобщение на функциите на преключването на съпротивление
По същество, съпротивление, свързано с контактите на автоматичкия предпазен ключ, може да извърши една или повече от следните функции:
Намалява RRRV (темп на растеж на напрежението при повторно запалване) на автоматичкия предпазен ключ
Чрез отклоняване на дъговия ток и ускоряване на деионизацията на дъговия канал, съпротивлението подтиска темпа на растеж на преходното възстановително напрежение (TRV), облекчавайки бремето за възстановяване на диелектричната сила на прекъсващия елемент на предпазния ключ.
Подтиска високочестотни преходни напрежения при повторно запалване при прекъсване на индуктивни/капацитивни натоварвания
При прекъсване на индуктивни токове (например, незаети трансформатори) или капацитивни токове (например, зареждане на кабели), шунтиращото съпротивление ограничава амплитудите на осцилационните прекомерни напрежения чрез разсейване на енергия, предотвратявайки рисковете от пробой на изолацията.
Равномерно разпределя TRV в многоконтактни автоматички предпазни ключове
В ключове с множество прекъсващи пролуки, съпротивлението осигурява равномерно разпределение на TRV през контактните пролуки чрез делене на напрежението, избягвайки повторно запалване поради концентрация на напрежението в единична пролука.
Сценарии, в които преключването на съпротивление не е необходимо
Традиционните автоматички предпазни ключове с ниска пост-дъгова съпротивителност в контактното пространство (например, средно/низковолтови въздушни предпазни ключове) не изискват допълнителни шунтиращи съпротивления. Их дъгови канали се деионизират достатъчно бързо, за да удовлетворят изискванията за прекъсване без външно съпротивление.
Анализ на техническия принцип
Основната стойност на преключването на съпротивление лежи в синергетичния му механизъм на "импедансно съпоставяне-разсейване на енергия-демпфинги на осцилациите", което контролира преходните процеси в рамките на допустимите граници на оборудването. Тази технология е особено критична в системи с извънредно високо напрежение (110kV и по-високо), ефективно решавайки:
Тези решения преодоляват ограниченията на традиционните методи за изгасване на дъгата в контрола на преходните прекомерни напрежения.
